專利名稱：Tdd-ofdma系統中測距過程的發端方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及時分復用正交頻分多址接入(TimeDivision Duplex Orthogonal Frequency Division Multiple Access， TDD-OFDMA)系統中測距過程的發端方法及裝置。本發明可用于全球微波接入互操作 (fforldwidelnteroperability for Microwave Access, WiMax)以及長期演進計戈丨J (Long TermEvolution, LTE)等系統的測距發端模塊中，實現用戶到網絡的測距過程。
背景技術：
測距是WiMax系統和LTE系統中用戶接入網絡的重要過程，通過測距過程，用戶的接入信號被基站檢測到，并獲得正確的時偏和發射功率調整量，從而消除遠近效應，建立上行鏈路的同步。而未來的移動通信系統將更多地應用微蜂窩甚至微微蜂窩，在微型蜂窩中， 建筑物非常密集，移動臺和基站之間基本不存在視距傳播路徑，無線信道的多徑效應會非常明顯，通信質量也會遭受嚴重的信道頻率選擇性的影響，測距過程也不例外。因此，在測距模塊中，需要解決在嚴重的頻率選擇性信道中用戶的測距問題。浙江大學在提出的專利申請“一種上行測距方法、裝置以及基站”(申請日 2006. 11. 22，申請號200610144929,公告號CNlOl 193398A)中公開了一種對應于時域相關檢測方法的自適應門限設置方法和裝置，用來解決相關檢測方法中設置固定門限帶來的對 SNR和多用戶干擾魯棒性不高的問題。該方法的實施步驟是第一，根據小區的具體情況， 假定一個同時接入網絡的用戶數量最大值；第二，在頻域對應所有碼字和可能時延形成本地信號與接收信號相關，對應于每一個碼字得到其相關的最大值，形成一個最值數組，并記錄數組中每個最值對應的時延；第三，從最值數組中，按從大到小的順序，篩選出與用戶數量最大值個數相同的碼字，這些碼字稱作篩選碼字，然后對數組中的其他值求平均，作為門限下限；第四，對應于這些篩選碼字，用它們各自的最值與碼字理想相關峰值的乘積再開根號作為門限上限，這些門限上限與剛才的門限下限的平均值即作為篩選碼字各自的自適應門限；第五，用這些門限與篩選碼字的最值作比較，如果碼字的最值大于門限，則判定該碼字有效，第一步中記錄的對應的時延即為該碼字的時延。該方法改善了固定門限帶來的問題，通過自適應計算門限的方法，大大提高了頻率相關檢測方法對SNR和多用戶干擾的魯棒性，使得原有方法的適用性更廣。該方法和裝置的不足之處在于，它沒有考慮頻率選擇性信道的影響，如果信道的頻率選擇性很強，測距信號的相關性受到信道的影響過大，相關峰值有可能淹沒在噪聲和干擾之下，這樣的話，不論門限如何設定，測距性能也不會有所改善。因此，該方法和裝置并沒有從本質上解決頻率選擇性信道對測距性能的影響。上海睿智通無線技術有限公司在提出的專利申請“一種正交頻分多址接入系統測距信號處理方法以及系統”(申請日2007.9. 11，申請號200710045820. 2，公開號 CN101388712A)中公開了一種利用頻域差分互相關函數以及兩個篩選門限的方法和系統， 用來解決傳統頻域差分檢測方法難以實際應用的問題。該方法的實施步驟是第一，計算測距信道內相鄰子載波的頻域差分互相關函數；第二，計算出第一篩選門限并篩選出候選碼字集合并計算出預估定時偏差；第三，計算出測距碼頻域序列與本地測距碼的互相關函數； 第四，計算出第二篩選門限，確定實際定時偏差和有效測距碼。該方法在一定程度上能夠緩解信道的頻率選擇性影響，通過擴大碼字篩選范圍提高碼字檢測性能并解決了利用相關函數的相位進行定時估計時的相位反轉問題，提高了定時估計的精度。該方法和系統的不足之處在于，由于碼字之間的互相關不可能是理想的零互相關，在嚴重的頻率選擇性信道中，用戶的碼字嚴重畸變，差分互相關檢測方法并不能夠消除信道的頻率選擇性，反而會在差分處理當中引入更多的干擾，其效果不能滿足實際工程的需要。

發明內容
本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種TDD-0FDMA系統中測距過程的發端方法及裝置，可以利用TDD系統上下行信道的互易性，克服非快變頻率選擇性信道對測距碼正交性的影響，提高測距碼的檢測概率及時偏估計的精確度。為了實現上述目的，本發明方法的思路是如果信道是非快變的，預均衡信號可以利用上下行信道的互易性，利用下行信道估計來補償上行頻率選擇性信道，保證測距碼的正交性；由于發射信號是功率受限的，限幅處理用來防止預均衡測距碼中某個子載波消耗大部分的功率，卻對接收端的相關處理貢獻較小的問題；初始功率控制用來彌補信道帶來的功率波動，使得各個測距信號以大致相同的功率到達接收端，消除遠近效應。本發明方法的實現步驟如下(1)下行幀的信道估計la)從接收到的系統下行幀中取出導頻；lb)估計導頻中的訓練數據位置上的信道；Ic)利用訓練數據位置上的信道估計，得到所有測距子載波上的信道估計；(2)預均衡2a)將模值為零的信道估計用相鄰的測距子載波上模值不為零的信道估計替代；2b)按照下式獲得預均衡信號
權利要求
1. ー種TDD-OFDMA系統中測距過程的發端方法，其步驟包括如下(1)下行幀的信道估計la)從接收到的系統下行幀中取出導頻； lb)估計導頻中的訓練數據位置上的信道；Ic)利用訓練數據位置上的信道估計，得到所有測距子載波上的信道估計；(2)預均衡2a)將模值為零的信道估計用相鄰的測距子載波上模值不為零的信道估計替代； 2b)按照下式獲得預均衡信號
2.根據權利要求1所述的一種TDD-0FDMA系統中測距過程的發端方法，其特征在于，步驟lb)中所述的導頻中的訓練數據覆蓋整個傳輸帶寬。
3.根據權利要求1所述的一種TDD-0FDMA系統中測距過程的發端方法，其特征在于，步驟lb)中所述的估計信道的方法是最小二乘法。
4.根據權利要求1所述的一種TDD-0FDMA系統中測距過程的發端方法，其特征在于，步驟Ic)中所述的測距子載波上的信道估計通過線性內插得到。
5.根據權利要求1所述的一種TDD-0FDMA系統中測距過程的發端方法，其特征在于，步驟4a)中所述的限幅處理方法是第一步，通過虛警概率與漏檢概率的折中得到限幅門限， 第二步，用限幅門限給預均衡測距碼限幅。
6.根據權利要求1所述的一種TDD-0FDMA系統中測距過程的發端方法，其特征在于，步驟4a)中所述的限幅處理方法是第一步，通過虛警概率與漏檢概率的折中得到限幅因子， 第二步，在預均衡測距碼的分母加上限幅因子進行限幅。
7.根據權利要求1所述的一種TDD-0FDMA系統中測距過程的發端方法，其特征在于，步驟6a)中的初始發射功率通過步驟2b)中信道估計的子載波平均功率確定，使其倒數與最大允許發射功率作比較，如果小于最大允許發射功率，則以信道估計的子載波平均功率的倒數作為發射功率，否則，則以最大允許發射功率作為發射功率。
8.一種TDD-0FDMA系統中測距過程的發端裝置，包括6個模塊下行幀信道估計模塊， 預均衡模塊，碼字映射模塊，限幅模塊，IFFT模塊，初始功率控制模塊，各模塊之間通過信號傳輸線相連，其中所述的下行幀信道估計模塊，用于下行信道估計及內插，實現測距子載波上的下行信道估計；所述的預均衡模塊，用于對測距子載波上的信道估計進行處理，實現預均衡信號的生成；所述的碼字映射模塊，用于隨機選擇測距碼并映射在測距子載波上，實現測距碼的預均衡；所述的限幅模塊，用于削減預均衡信號的過大幅度，實現預均衡信號的限幅處理； 所述的工FFT變換模塊，用于對限幅信號做IFFT變換，實現信號從頻域到時域的功率無損變換；所述的初始功率控制模塊，用于調整信號時域的發射功率，實現初始功率控制。
全文摘要
本發明公開一種TDD-OFDMA系統中測距過程的發端方法及裝置，主要解決現有技術的測距性能受信道的頻率選擇性以及遠近效應影響較大的問題。其測距步驟包括(1)下行幀的信道估計；(2)預均衡；(3)碼字映射；(4)限幅處理；(5)IFFT變換；(6)初始功率控制。其測距裝置包括下行幀信道估計模塊，預均衡模塊，碼字映射模塊，限幅模塊，IFFT模塊，初始功率控制模塊。本發明具有能夠消除遠近效應并在非快變的頻率選擇性信道中保持測距碼正交性的優點，適用于時分復用的WiMax或LTE系統測距過程的發端。
文檔編號H04L27/26GK102404269SQ20111036647
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月17日 優先權日2011年11月17日
發明者任光亮, 張會寧, 王奇偉 申請人:西安電子科技大學